Eine Weltneuheit! Geneditierte Schweineherzen in Menschen transplantiert

Die medizinische Fakultät der University of Maryland gab am 10. eine Erklärung heraus, in der es hieß, dass medizinische Experten einem amerikanischen Herzpatienten ein genetisch verändertes Schweineherz transplantiert hätten. Dies sei der erste Fall weltweit. Dies ist die weltweit erste genetisch modifizierte xenogene Herztransplantation. Der Patient ist derzeit in gutem Zustand, steht aber weiterhin unter Beobachtung. Ob die Transplantation erfolgreich war, werden die Ärzte in einigen Wochen beurteilen.

Bei der Xenotransplantation ist die Abstoßung beim Menschen normalerweise ein Problem. Warum wurden bei der Transplantation von Schweineherzen so große Fortschritte erzielt? Welche technologischen Durchbrüche steckten dahinter?

Der Patient, der die Transplantation erhalten hat, ist rechts und der Chirurg links (Bildquelle: University of Maryland Medical Center)

Am 7. Januar transplantierten Ärzte der University of Maryland School of Medicine erstmals einem Patienten ein geneditiertes Schweineherz. Bildquelle: https://phys.org/

Wie transplantiert man ein Schweineherz in einen Menschen?

Der Mann heißt David Bennett. Er leidet an Herzversagen und sein Zustand ist im Endstadium. Ohne die Hilfe von Maschinen kann er seine normale Herz- und Lungenfunktion nicht aufrechterhalten. Am Tag vor der Operation sagte Bennett: „Ich habe entweder den Tod oder eine Schweineherztransplantation. Ich will leben. Ich weiß, das ist der letzte Ausweg, aber es ist meine letzte Wahl.“

Dem postoperativen Zustand nach zu urteilen, löste die geneditierte Schweineherztransplantation keine unmittelbare Abstoßungsreaktion im menschlichen Körper aus. Die nächsten Wochen werden kritisch bleiben und die Ärzte werden die Aktivität des transplantierten Herzens genau überwachen. Wenn die geneditierten Schweineherzen auch beim Menschen normal funktionieren, könnte die Operation ein Meilenstein sein.

Viele Schweineorgane weisen große Ähnlichkeit mit menschlichen Organen auf, doch bei der Xenotransplantation gibt es ein großes Hindernis: Das menschliche Immunsystem kann fremde Gewebe oder Organe abstoßen, was sogar tödliche Folgen haben kann.

Der Hauptgrund, warum Wissenschaftler Schweine genetisch verändern wollen, besteht darin, diese Abstoßungsreaktionen zu unterdrücken und zu verhindern, dass das Immunsystem des Patienten das Herz des Schweins angreift.

Im vergangenen Oktober transplantierte ein Team unter der Leitung von Dr. Robert Montgomery von NYU Langone Health erfolgreich eine geneditierte Schweineniere in eine hirntote Patientin mit Nierenfunktionsstörung – ihre Familie hatte dem Experiment zugestimmt, kurz bevor die lebenserhaltenden Maßnahmen eingestellt wurden. Berichten zufolge begannen die Schweinenieren „fast sofort“ mit der Urinproduktion und der Ausscheidung des Abfallprodukts Kreatinin, ein Zeichen für eine gute Nierenfunktion. Das erste Experiment wurde nach 54 Stunden abgebrochen. Während dieser Zeit zeigten die Nieren keine makroskopischen Anzeichen einer Abstoßung.

Obwohl die Xenotransplantationstechnologie noch nicht zur Anwendung zugelassen ist, verfügt die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) über eine „Compassionate Use“-Klausel, die dann zur Anwendung kommt, wenn ein Patient an einer ernsten oder lebensbedrohlichen Krankheit leidet und die einzige Option eine experimentelle Behandlung ist. Bennett erhielt am Silvesterabend eine Sondergenehmigung der FDA, die ihm die Möglichkeit gab, die Transplantation zu erhalten.

Operation im Gange. Bildquelle: https://phys.org/

Dr. Mohammad Mohidin, wissenschaftlicher Leiter des Tier-Mensch-Transplantationsprogramms der University of Maryland, sagte: „Wenn sich die neuesten Forschungsergebnisse als wirksam erweisen, werden sie den Patienten eine kontinuierliche Versorgung mit Organen für Transplantationen ermöglichen.“

Warum werden Tierorgane verwendet, um Leben zu retten?

Bisher handelt es sich bei der uns bekannten Organtransplantation in der Regel um eine allogene Transplantation: die Transplantation von Organen menschlicher Spender auf bedürftige Menschen. Doch wie eingangs erwähnt, gibt es bei diesem Ansatz ein großes Problem: den Organmangel. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) werden jedes Jahr weniger als 10 % des weltweiten Bedarfs an Organtransplantationen gedeckt. In den Vereinigten Staaten sterben täglich durchschnittlich 10 Menschen, weil sie nicht auf ein geeignetes Transplantationsorgan warten können. in unserem Land warten 300.000 Menschen auf ein passendes Organ, doch jährlich können nur etwa 16.000 Organe erfolgreich transplantiert werden.

Gerade aufgrund dieses enormen Ungleichgewichts zwischen Angebot und Nachfrage hat sich die Xenotransplantation als äußerst wertvoll erwiesen. Unter Xenotransplantation versteht man die Transplantation oder Infusion lebender Zellen, Gewebe oder Organe von Tieren in den menschlichen Körper. Da Tiere in großen Mengen gezüchtet werden können, wird die Quelle von Spendern für Xenotransplantationen erheblich erweitert.

Tatsächlich wurde diese medizinische Methode, die fortschrittlich klingt, bereits vor Hunderten von Jahren von Menschen ausprobiert. Im Jahr 1667 heilte der französische Arzt Jean-Baptiste Denis das Fieber eines 15-jährigen Jungen, indem er ihm Lammblut transfundierte. Dies ist zugleich der erste dokumentierte Fall einer Bluttransfusion an einen Menschen.

Schematische Darstellung der Bluttransfusion im 17. Jahrhundert (Bildquelle: Chirurgia infusoria, placidis cl. virorum dubiis impugnata [mit Text ihrer Briefe], cum modesta, ad eadem, responsione. [Teil I] / [Johann Daniel Major].)

Im 20. Jahrhundert begann man, Xenotransplantationen von Organen wie Nieren, Herzen, Lebern usw. zu versuchen. Allerdings bevorzugte man zunächst Primaten wie Schimpansen und Paviane, da diese eng mit dem Menschen verwandt sind.

Allerdings stellte man nach und nach fest, dass Primaten, die als die geeignetsten Spender für menschliche Organtransplantationen galten, viele Defekte aufwiesen. Im Jahr 1984 erhielt ein amerikanisches Mädchen namens Stephanie Fae Beauclair, das am hypoplastischen Linksherzsyndrom litt, das Herz eines Pavians. Sie war damit das erste Baby, das eine Xenotransplantation erhielt. Doch nur 21 Tage später starb sie an einer Immunabstoßung.

Dieser Vorfall warf ein Schlaglicht auf die Xenotransplantation und das kleine Mädchen wurde zum berühmten „Baby Fae“. Neben der noch immer bestehenden Abstoßungsreaktion gibt es noch weitere Probleme mit nichtmenschlichen Primaten als Spendern: Sie sind anfällig für ethische Kontroversen, bergen ein hohes Risiko der Übertragung von Krankheitserregern zwischen den Arten, sind schwierig aufzuziehen und zu züchten, weisen Organfehlgrößen auf und so weiter.

Seit den 1990er Jahren richten Forscher ihre Aufmerksamkeit zunehmend auf ein Tier, das uns vertrauter ist: das Schwein. Schweine haben eine Reihe von Vorteilen, wie etwa große Würfe, schnelle Geschlechtsreife, eine dem Menschen ähnliche Körpergröße und physiologische Merkmale sowie ein geringeres Risiko der Übertragung von Krankheitserregern zwischen Arten, was sie in der Praxis wertvoller macht.

Bildquelle: Pixabay

Tatsächlich führte der amerikanische Arzt Richard Sharp Kissam bereits 1838 die erste xenogene Hornhauttransplantation beim Menschen in der Geschichte an einem Iren durch, und der Spender war ein Schwein. Die Transplantation dieser nicht-zellulären Strukturen löst im menschlichen Körper keine Immunreaktion aus. Mittlerweile werden auch xenogene Hornhäute, Herzklappen etc. in der klinischen Praxis eingesetzt.

Bennett, der diesmal eine Schweineherztransplantation erhielt, verwendete vor 10 Jahren ebenfalls eine Schweineherzklappe.

Neuer Durchbruch in der Transplantationschirurgie

Nach Angaben des University of Maryland Medical Center wurden die für die Transplantationen verwendeten Schweine genetisch verändert. Forscher haben bei den Schweinen drei Gene ausgeschaltet, die bei Menschen zu einer Abstoßung von Schweineorganen führen würden. Ein weiteres spezifisches Gen wurde „ausgeschaltet“, um ein übermäßiges Wachstum des in den menschlichen Körper transplantierten Schweineherzgewebes zu verhindern.

Darüber hinaus fügten die Forscher sechs relevante menschliche Gene in das Genom des Schweins ein, um dessen Organe für das menschliche Immunsystem akzeptabler zu machen. Gleichzeitig setzte das Operationsteam auch Medikamente gegen Organabstoßungen ein, die das menschliche Immunsystem unterdrücken und so Abstoßungsreaktionen verhindern sollen.

Das Zentrum sagte, dass diese Transplantation zum ersten Mal gezeigt habe, dass ein genetisch verändertes Tierherz nach der Transplantation in den menschlichen Körper wie ein menschliches Herz funktionieren könne und dass der Körper das Tierherz nicht sofort abstoße. In der nächsten Zeit wird das Team den Patienten weiter beobachten, um festzustellen, ob die Xenotransplantationstechnologie weiterhin funktioniert und Leben retten kann.

Obwohl noch nicht klar ist, ob das Verfahren tatsächlich funktioniert, ist es nach Aussage der Forscher ein wichtiger Schritt hin zur Nutzung tierischer Organe zur Rettung von Menschenleben – ein Ziel, auf das Wissenschaftler seit Jahrzehnten hinarbeiten.

Steht uns tatsächlich eine neue Ära der Organtransplantation bevor, in der menschliche Organe durch xenobiotische Tierorgane ersetzt werden? Dies erfordert von den Wissenschaftlern weiterhin weitere Forschungen.

Referenzlink: https://www.umms.org/ummc/news/2022/first-successful-transplant-of-porcine-heart-into-adult-human-heart

https://nyulangone.org/news/progress-xenotransplantation-opens-door-new-supply-critically-needed-organs

https://nyulangone.org/news/nyu-langone-health-performs-second-successful-xenotransplantation-surgery

https://www.fda.gov/vaccines-blood-biologics/xenotransplantation

https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/xenotransplantation

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fimmu.2019.03060/full

https://en.wikipedia.org/wiki/Baby_Fae

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2173507717300297

https://jamanetwork.com/journals/jamaophthalmology/article-abstract/627415

Umfassende Quellen: Xinhuanet, Science and Technology Daily, Global Science, Qilu Evening News usw.